Bridging Three-Dimensional Numerical Modelling and Experiments to Underpin Extrudate Swelling of Polymer Melts

Korte beschrijving

Extrusie is een veel gebruikte kunststofverwerkingsmethode. Extrudaatzwelling of “die swell” is een visco-elastisch fenomeen dat plaatsvindt nadat polymeersmelt de matrijs verlaat. Het begrijpen van het extrudaat-zwelgedrag speelt een belangrijke rol bij kunststofverwerking. Het is belangrijk om de ontwerpstrategie voor de matrijzen en verwerkingsomstandigheden te beheersen en aan te passen zodat geoptimaliseerde eindproducten worden verkregen. Numerieke modellering welke inzicht geeft in het vloeigedrag door het stromingskanaal wordt aanbevolen om het gecompliceerde extrudaat-zwelgedrag te onderzoeken. De focus van deze doctoraatsstudie ligt op het uitgebreide onderzoek naar extrudaatzwelling van polymeren en composieten bij uitstroom uit de matrijs, dit door combinatie van experimentele validaties en 3D modellering, voornamelijk met behulp van de op eindige-elementenmethode gebaseerde PolyFlow-software met het visco-elastische PTT-model. De effecten van de geometrie-eigenschappen, stroomopwaartse contractiestroom en moleculaire eigenschappen van het materiaal op het gecompliceerde 3D-extrudaat-zwelgedrag worden onderzocht. Het geeft aan dat vereenvoudigde 2D-modellering niet in staat is het alomvattende extrudaat-zwelgedrag van de polymeerstroom te beschrijven, ook al is de aspectverhouding van de matrijsdoorsnede maximaal 20. De validatie via de uitstroomdrukmethode voor het meten van het normaalspanningsverschil bij hoge reksnelheden wordt ondersteund door de 3D-extrudaatzwelling van verschillende polymeersmeltingen te evalueren.